Superpositionsprinzip (Wellen)

Superpositionsprinzip (Wellen)

Das Superpositionsprinzip bedeutet in der Wellenlehre, dass sich Wellen überlagern, ohne gegenseitige Beeinflussung.

Die dick gezeichnete Schwingung ist die Summe sin(x) + 0,4*cos(2x)

Sind ψ1 und ψ2 Lösungen der zugrundeliegenden Wellengleichungen, dann auch aψ1 + bψ2 (a, b Konstante). Das Superpositionsprinzip gilt im Allgemeinen nur dann, wenn sich das zugrundeliegende System durch lineare Differentialgleichungen beschreiben läßt, was häufig eine Näherung für kleine Wellenamplituden ist (siehe auch Superpositionsprinzip (Mathematik)). In guter Näherung gilt das Superpositionsprinzip häufig in der Optik für nicht zu hohe Pegel bzw. Amplituden (lineare Optik, im Gegensatz zur nichtlinearen Optik), bei Wasserwellen kleiner Amplitude und im Bereich der Akustik, wo die Superposition zweier Wellen mit nahe beieinanderliegender Frequenz als Schwebung hörbar ist.

Für große Amplituden eignen sich die verwendeten linearisierten Näherungsgleichungen nicht mehr zur Beschreibung des Systems, da die vollständigen Gleichungen häufig nichtlinearer Natur sind. Das drückt sich z. B. in einer Wechselwirkung zwischen den einzelnen Schwingungsmoden aus, durch die diese Energie austauschen und sich aufschaukeln können oder Sekundärwellen mit neuen Frequenzen erzeugen.


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